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物理学家说,我们的宇宙从黑洞产生

2016-10-23   标签:宇宙 黑洞    来源:sciencealert.com
我们没理由不去相信我们的宇宙每诞生一个黑洞,就同时产生了一个全新的二维宇宙。
Physicist says our Universe could have spawned from a black hole

根据我们对宇宙的最佳理解,如果你能够尽可能回到早些时候,比如138亿年前,那么你就能到达某个奇点,在这个致密、极热且能量充沛的点,管理着时空的规则会失效。

物理学家说,我们的宇宙从黑洞产生

虽然我们非常努力,但我们无法凝视这个奇点,更不知道是什么引发了我们这个宇宙的诞生。但我们知道如果在我们这个宇宙的历史中曾经存在过这个奇点,那么它一定是在某个黑洞里。物理学家Ethan Siegel表示,这两个事件出现的频率比你想象中的频繁得多。

也许这话听起来有点疯狂,但正如Siegel说的那样,至少从计算的角度来看,要说我们的大爆炸不是某颗恒星坍塌成某个四维可替代宇宙中的黑洞带来的结果,那还真没什么道理。

事实上,这一说法最先由加拿大圆周理论物理研究所和滑铁卢大学在2014年提出,虽然物理学家们尽了最大努力,但没人能够排除这种可能性。

那么让我们回想一下,我们对大爆炸的了解就是,在这个奇点出现以后,我们的宇宙就立即开始扩张了。在零点几秒内,它经历了快速膨胀,体积扩大至原先的约10的26次方那么多倍,接着它扩张的速度慢了下来。

我们对黑洞的了解则是,在我们的三维宇宙中,黑洞产生了一个二维事件视界,这基本意味着它们被包裹在一个二维界限里,标记着物质的无临界点。对此艺术家的诠释如下图:

物理学家说,我们的宇宙从黑洞产生

黑洞和大爆炸的共同之处在于它们是我们了解到的两个宇宙奇点(奇点基本意味着统治着宇宙的规则不再有效)实例。

就我们所知,我们的宇宙听从两套规则的指挥:为粒子等微小物体准备的量子力学,和为所有大物体比如恒星、行星、你和我准备的广义相对论。

如果你耐心研究过这些数据,就会发现黑洞违反了这些规则,因为它们的事件视界已经大到黑洞里面粒子的行为无法解释的地步。Siegel说道:“我们宇宙中的黑洞比这大得多并不是问题所在。问题在于这意味着我们知道的物理学定律瓦解了我们计算出来的黑洞中的奇点。如果我们想要更准确地描述它,那么我们就需要将量子论与广义相对论统一起来,它需要用量子引力理论来解释。”

然而,我们目前并没有“万有理论”,所以我们对黑洞的理解停留在了奇点这里,就像我们对宇宙的理解也停滞不前了一样。

考虑到这些,加拿大圆周理论物理研究所和滑铁卢大学的三位物理学家在两年前提议,这两个奇点可以成为同一个。也许我们的宇宙诞生于某个更大黑洞的奇点处。或者换句话说,也许我们的宇宙是另外一个宇宙事件视界的三维包装。

从计算的角度来说,这一点站得住脚。虽然我们算不出来有了黑洞的奇点之后发生了什么事,但我们算得出来在事件视界的边界发生了何事。这一切与宇宙的诞生非常相符,正如Siegel解释的那样:

在黑洞形成之初,从某颗恒星的内核爆炸并坍塌的时候,事件视界的最先出现的东西。接着它快速扩张并随着越来越多物质的坠入而不断在那片区域生长。

如果你给这个二维包装定下坐标网格,你会发现它起源于坐标网极度密集的时候。接着在黑洞形成的时候它会快速扩张,由于物质坠入的速度变慢它扩张的速度也变慢了。至少就概念而言,它与我们观察到的三维宇宙扩张速度非常一致。

当然,在我们能够合并量子力学和广义相对论并窥探过去的某个奇点之前,这一切还只是理论而已。但在此之前,根据这一理论,我们没理由不去相信我们的宇宙每诞生一个黑洞,就同时产生了一个全新的二维宇宙。虽然这听起来很疯狂,但答案却不是没可能。


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